流花20-2油田工程船安裝水下采油樹實踐

陳志德，宋吉明，李波，馬鵬杰，阮剛，杜慶杰

(1.中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司，廣東 深圳 518064； 2.中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518064)

0 引言

流花20-2(以下簡寫為LH20-2)油田位于中國南海珠江口盆地番禺低隆起東端，南側緊鄰東沙隆起白云東凹，距香港東南236 km。新建10口井水下生產系統：10顆水下臥式采油樹、2個5井式水下管匯、1個水下控制分配單元SDU(含光纖通訊路由器)、3個水下供電分配單元SPDU、2個管道終端PLET，井流經2條14″海底管道輸送到新建浮式生產儲油船FPSO處理、儲存、外輸，如圖1所示。

圖1 流花20-2油田水下生產系統示意圖

LH20-2油田采用10口水平井進行開發，水深392 m，選用南海六號半潛式鉆井平臺進行鉆完井作業，在鉆井船進行完井作業前，需使用工程船進行水下采油樹及生產導向基座PGB(production guide base)的安裝。采油樹本體重達40 t(長×寬×高：4.51×3.69×3.99 m)，帶防漁網設施FFS(f ishing friendly structure)21 t。

1 主要作業資源

1.1 安裝船舶

HYSY285工程船是海油工程大型深水系列船舶之一，支持飽和潛水、管纜安裝、深水設施安裝、檢測、維修等多功能。該船總長125.7 m，型寬25 m，設計吃水下最大航速15節，動力15360 kW(20582HP)，配備DP-3動力定位系統和AHC(active heave compensation)主動式升沉補償起重機(250 t)，甲板面積1590 m2。配有2臺3000 m水下機器人ROV(remotely operated vehicle)，載員120人。

1.2 設備工具

主要設備工具包括：采油樹提升工具THT(tree handling tool)，采油樹送入工具MTRT(mechanical tree running tool)，起重錨(lifting anchor)，水下液壓剪，注入撬(hot stab)，井口打磨刷，高壓水單元，液壓單元，液壓單元操作盤，密封圈安裝工具，水下切割鋸等。

2 海上施工過程

海上安裝采油樹施工流程可分為3大步驟：裝船和運輸，安裝PGB，安裝采油樹，如圖2所示。以下主要介紹的是安裝采油樹步驟的具體施工流程。

圖2 海上安裝采油樹施工流程

2.1 采油樹檢查和甲板準備

(1)ROV進行海底環境預調查，移除垃圾帽，同時完成井口清潔工作及VX鋼圈安裝工作；(2)甲板檢查VX鋼圈夾持銷釘狀態，確認處于釋放狀態；(3)檢查采油樹連接器，確認連接器處于解鎖狀態；(4)閥門狀態檢查；(5)確認化學藥劑注入計量閥鎖緊狀態；(6)確認油嘴鎖緊狀態；(7)MQC(multi quick connect)壓力補償帽檢查，并充滿HW443R控制液，安裝采油樹至生產MQC上。

2.2 采油樹吊裝

(1)安裝采油樹送入工具MTRT至采油樹，并鎖緊；(2)根據吊裝圖安裝索具并吊裝采油樹。

2.3 采油樹下放就位

(1)在距離井口200 m外起吊采油樹并下放入水至30 m，ROV檢查采油樹水下狀態；(2)以DP模式移船至井口附近10 m位置后停止，吊機開啟AHC；(3)移船至PGB頂部，采油樹首先進入PGB最長及第二長導向桿，再進入PGB剩余兩根最短導向桿，緩慢下放坐入井口上。

2.4 采油樹鎖緊

打開采油樹ROV面板和ROV面板右側FFS，觀察指示桿到位，鎖采油樹至高壓井口頭，ROV打壓鎖采油樹至高壓井口頭，鎖緊壓力為14.48 MPa，繼續打壓至20.68 MPa，穩壓5 min，觀察采油樹鎖緊指示桿顯示采油樹已鎖緊到位。

2.5 采油樹過提測試

(1)吊機緩慢提升，拉力達到2 t時，ROV檢查鎖緊后吊機緩慢提升至測試壓力(即采油樹就位前的水中重力+22679.6 kg)，保持2 min確認過提合格；(2)解脫采油樹送入工具(MTRT)，回收送入工具至甲板，回收采油樹生產MQC補償帽。

2.6 采油樹鋼圈密封測試

確認鋼圈測試閥門打開，插入Hot Stab，打壓34.47 MPa，穩壓15 min，確認采油樹VX鋼圈密封合格。

2.7 收尾工作及后調查

安裝垃圾帽至采油樹頂部，安裝長期保護帽至采油樹生產MQC，剪斷采油樹FFS固定鋼絲繩，打開FFS樁腿，檢查采油樹閥門狀態。

3 難點及應對措施

3.1 安裝作業風險高

采油樹單套懸重約50 t(水中)，存在極大的甲板吊裝風險與水下對接風險，一旦磕碰，將對極高價值的水下采油樹及水下井口帶來巨大損失，并影響后期完井作業。

現場應對辦法：(1)采用帶應急解脫的索具配置；(2)采用無尾繩吊裝方式作業；(3)水下對接采用船舶，吊機，ROV 聯動方式完成；(4)給吊機手提供水下狀態實時視頻；(5)中控全程全權指揮吊機手及ROV操作。整個作業過程未發生任何吊裝、對接帶來的安全事故。

3.2 天氣海況影響

LH20-2油田PGB及采油樹海上安裝施工作業介于鉆井作業結束和完井作業開始之間，項目工期受鉆井作業結束和完井作業開始的直接影響且作業時間段處于冬季季風期內，海況惡劣。原計劃按照單井的先后作業步驟，避免因密封試驗失敗后重新水下安裝MTRT進行采油樹回收操作。但是每次采油樹入水前需要確認合適的天氣窗口，一旦海況不好，將會延長項目整體工期。

現場應對辦法：分階段安裝，安裝完PGB后先利用天氣窗口集中落座采油樹并進行提拉作業，完成后解脫MTRT，后續利用海況稍差的時候進行ROV水下作業。

實踐證明，優化作業順序，從單井口按順序作業優化至批量按階段作業，平均每套采油樹安裝工時提升約9 h。完成全部的水下采油樹鎖緊提拉作業之后，密封圈的性能未受到影響，密封效果良好。創造了單套PGB及采油樹安裝作業0.87天的新記錄，極大的縮減的項目整體工期，同時也適當的利用了海況不好的時間段進行有效作業。

4 亮點及經驗教訓

4.1 優化船舶資源

選用HYSY285安裝LH20-2油田水下采油樹及PGB，HYSY285為全鋼甲板，甲板有效甲板面積較大，可以一次性裝船10套水下采油樹和10套PGB，同時，船型較大，可滿足2.5～3.0 m海況條件下的施工作業，極大提高了水下采油樹及PGB安裝效率。

4.2 預裝PGB導向樁

項目準備階段，通過執行風險數據質量評估、風險概率和影響評估來指導海上施工準備工作。通過評估發現在確認PGB底座強度和甲板布置限位強度滿足要求的條件下，調整為陸地預裝導向樁的做法執行，在比原計劃節約海上船天約1 d(2根/h)的同時也減少了海上的登高解鉤作業風險(最長樁6 m，頂部吊裝)。

4.3 ROV備件需充足

PGB和水下采油樹安裝的過程中，現場有三次對接作業需要ROV進行直接接觸并支持，由于該類型水下采油樹及PGB沒有設置ROV對接的標準接口，僅有供五功能手抓取的扶手接口來調整PGB和水下采油樹的艏向。采油樹水中重量達50 t以上且受海流及船舶動態影響，ROV動力小于150HP很難維持水下采油樹與PGB導向樁之間的相對位置。同時，由于長時間穩定水下采油樹，導致五功能手螺栓因斷裂而失效。

因此，建議：(1)后續類似作業，ROV動力需在150 HP及以上；(2)五功能手和七功能手的備件需要視海上作業量多備。

4.4 船舶現場通信系統需升級改造以滿足作業需求

海上施工過程中，HYSY285中控接入ROV視頻信號均需通過CCTV系統中轉，定位信號也需要經過船舶局域網絡中轉，作業過程中經常出現ROV信號導致CCTV系統重啟且圖像失真，定位信號丟失的現象。此外，中控無法通過CLEAR-COM對講系統與吊機手聯系，需要采用額外的對講機溝通。在水下對接需要同時給ROV和吊機手下指令時需要使用不同設備，極大影響對接時機的把握，容易出現磕碰風險。

因此，建議：(1)將ROV供中控信號與CCTV線路隔離，ROV控制間走專線至中控且額外提供一路給CCTV系統備份，避免CCTV系統路由負載過大導致作業中斷，升級中控視頻分配器，改良視頻顯示尺寸失真的影響；(2)將定位信號走專線至中控和駕駛臺，避免局域網路由器負載過大導致信號延遲或中斷造成作業中斷；(3)將吊機手控制間引入CLEAR-COM系統，使吊機、ROV、定位、DP、中控在同一個指揮系統下運行。

5 結語

隨著深水油氣田以及淺水特殊區域的油氣田開發，越來越多的水下生產系統將會被安裝。帶PGB和FFS的水下采油樹的成功安裝，為后續其他油田水下采油樹的整體安裝提供了借鑒與思路。